纳米薄膜生产工艺大解析
纳米薄膜是由纳米量级的晶粒排列组合构成的薄膜材料,其晶粒之间的间隙非常小,具有一定的光学性能、力学性能、电磁学性能、化学性能等,兼具传统复合材料和现代纳米材料的优异性能,被广泛应用于制造业领域。
纳米薄膜的生产工艺主要包括气相法和液相法:
气相法生产工艺是指利用气相中发生的物理或者化学过程在待镀物件表面沉积一层具有特殊性能的薄膜,可划分为物理气相沉积和化学气相沉积。
其中物理气相沉积生产工艺不会产生新的物质,通过改变二维纳米材料的形态制成纳米薄膜;化学气相沉积生产工艺是通过多种二维纳米材料之间的化学反应形成新的纳米薄膜。
气相法生产工艺可精准调控纳米材料组成成分、尺寸和维度,所制成的纳米薄膜具有纯度高、杂质污染少的特点。
液相法生产工艺首先采用印刷、喷涂等方式将多种成膜组分的液体化学材料涂覆于待镀物件表面,然后通过室温、加温、紫外光固化等工序在待镀物表面形成一层高分子防护薄膜。
相较于气相法,液相法生产工艺制备的纳米级薄膜厚度和均匀性较难控制,而且该生产工艺事先需要对基材进行浸泡,因此不适用于电子产品和电子元器件等不可浸泡的产品。
根据反应条件以及使用材料的不同,化学气相沉积技术可划分为五类:等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、常压化学气相沉积技术(APCVD)、低压化学气相沉积技术(LPCVD)、金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)、原子层沉积技术(ALD)。其中 PECVD 工艺重复性好,操作方法灵活,可以应用于各种复杂形状的基板,其制成的 PECVD 薄膜具有高致密性和高性能,下游主要应用于消费电子、光伏、半导体等领域。
PECVD薄膜具有不规则的三维交联网状结构,由有机高分子材料通过聚合反应制备而得。相较于普通聚合物薄膜,PECVD 薄膜功能丰富,具有结合力高、适用范围更广、镀层厚度更薄等优良性能,可根据下游需求定制出具有防护、透光、减阻等不同特性的材料,目前被 广泛应用于消费电子领域,主要包括手机、耳机、可穿戴设备、无人机等。
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